Амангельдина М.А.
Казахстан.
Восточно-Казахстанский государственный технический университет им.Д.Серикбаева
Использование беспроводных
коммуникаций в региональных компьютерных сетях
Несмотря на простоту и доступность построения проводных сетей, возникают ситуации,
когда необходимо использование беспроводной связи. Существует несколько
стандартов беспроводных сетей и проблема оптимального выбора беспроводного
стандарта и конфигурации сети.
Целью данной публикации является обзор вариантов построения беспроводной
сети от масштаба малого офиса до покрытия целого региона.
Выбор беспроводной технологии зависит от расстояния между сетевыми узлами,
препятствий и помех, находящихся на пути сигнала, требований к скорости
взаимодействия. Рассмотрим беспроводные технологии и приведем их сравнительные
характеристики по следующим пунктам: пропускная способность; максимальное
действующее расстояние; помехоустойчивость; проникающая способность сигнала;
экологический фактор.
Для обеспечения связи на открытом пространстве на расстояния до 100 метров
или в небольшом помещении на скорости до 0,7 Мб/с используют стандарт IEEE
802.15 – Bluetooth, который называется персональная сеть. [1]
Практически реализуется в виде адаптеров, подключаемых к ПК, например
USB-брелоки. В конце 2004 года появилось продолжение стандарта – Bluetooth 2, с
максимальной скоростью передачи данных до 3 Мб/с при максимальном расстоянии
100 м. [2]
Расстояние, на которое может передаваться сигнал, значительно сокращается,
между устройствами, разделенными преградами или в условиях помех. Рабочая
частота передачи данных 2,4 ГГц вместе с низкой мощностью передающего
устройства обеспечивает низкий уровень влияния на окружающую среду.
Стандарты 802.11a и 802.11b обеспечивают работу на расстояния до 100 и 300
м, на частотах 5 и 2,4 ГГц, со скоростями 54 Мб/с и 11 Мб/с соответственно на
открытом пространстве и приблизительно втрое меньшие расстояния в помещениях.
[3, 5] В условиях высокочастотных помех действующее расстояние для устройств
данных стандартов еще больше сокращается. Максимально достигаемая реальная
средняя скорость передачи данных обычно составляет 50 % от заявленной в
стандарте. [4]
Следующая версия – стандарт 802.11g – рабочее расстояние до 300 м на
открытом пространстве, скорость до 54 Мб/с, рабочая частота 2,4 ГГц.
Безопасность обеспечивается алгоритмами шифрования TKIP и AES, реализованных в
протоколах WEP и WPA. [3] На практике связь удается поддерживать на расстоянии
до 700 м при отсутствии сильных электромагнитных помех, а с использованием
специализированных антенн – до десятков километров. Этим свойством беспроводных
сетей пользуются для хищения информации (warflying, wardriving), поэтому необходимо уделять большое внимание
настройке системы безопасности беспроводной сети.
Еще один стандарт беспроводных сетей – 802.11n.
Предварительная спецификация определяет рабочие частоты 2,4 и 5 ГГц,
использование технологии MIMO для передачи данных одновременно по нескольким
каналам на разных частотах, предельную скорость передачи до 600 Мб/с,
максимальное расстояние как в стандарте 802.11g,
повышенные требования к безопасности. Данный стандарт будет обратно совместимым
с 802.11 a/b/g.
[6]
Беспроводная сеть масштаба города обеспечивается стандартом IEEE 802.16 – WiMax. По нескольким спецификациям занимает диапазоны частот от 2 до 11 ГГц,
5,1-5,8 ГГц и 10-66 ГГц, максимальное рабочее расстояние до 50 км, скорость
передачи, в зависимости от стандарта составляет от 2 до 100 Мб/с. [7] Предусмотрены
случаи, когда устройство связи пользователя фиксировано – стандарт IEEE
802.16–2004, или имеет возможность изменять свое местонахождение – стандарт
IEEE 802.16e.
IEEE 802.22 – стандарт построения региональных сетей (RAN). В первой
редакции максимальное рабочее расстояние достигает 100 км, скорость передачи
данных до 18 Мб/с, диапазон рабочих частот от 54 до 862 МГц. Абонентское
приемное устройство должно иметь постоянное местоположение и антенну на высоте
не менее 10 м. Разработка этого стандарта начата еще не завершена. [9]
Общая сравнительная характеристика основных параметров стандартов
беспроводной связи приведена в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительная характеристика стандартов беспроводной связи
Стандарт (год принятия) |
Рабочая частота, ГГц |
Скорость передачи данных |
Максимальное расстояние (открытое пространство / помещение) |
Помехоустойчивость |
Проникающая способность |
|
802.15.1 (2001) (Bluetooth 1.1) |
2,4 |
721 / 57,6
кб/с (полудуплекс) 432,6 кб/с
(дуплекс) |
100 / 10 м |
Низкая |
Высокая |
|
Bluetooth 2.X (2005) |
2,4 |
До 3 Мб/с |
100 / 10 м |
Низкая |
Высокая |
|
802.11g (2001) |
2,4 |
54 Мб/с |
300 / 100 м |
Низкая |
Высокая |
|
802.11n (2007) |
2,4 и 5 |
600 Мб/с |
300 / 100 м |
Низкая |
Высокая |
|
802.16 (2001-2004) |
2,5 / 3,5 / 5,1-5,8 / 11-66 |
2 - 100 Мб/с |
до 50 км |
Низкая |
Высокая |
|
802.22 (2007) |
0,054 – 0,862 |
18 Мб/с |
30 – 100 км |
Высокая |
Невысокая |
Проведенный
анализ возможностей построения беспроводных сетей позволяет сделать следующие
выводы:
1. Применение
сетей WiFi целесообразно внутри помещений и для соединения
соседних зданий в силу их низкой стоимости и простоты инсталляции.
2. Для объединения
между собой сетей WiFi следует использовать стандарт WiMax или 802.22, поскольку они позволяют достигать большую площадь покрытия.
3. На сегодняшний
день нет единого подхода к исследованию возможности проектирования беспроводных
сетей в условиях реально существующих помех, несмотря на наличие информации о
любых существующих стандартах беспроводных сетей, что требует дальнейшего
анализа и разработки.
Литература
1. IEEE 802.15 WPAN Task
Group 1 (TG1)
http://www.ieee802.org/15/pub/TG1.html
2) Bluetooth v 2.0/EDR –
хорошо доделанное старое
http://www.3dnews.ru/communication/bluetooth_2_0/
3) Железобетон - враг WLAN http://www.oszone.net/3259/
4) WiFi: беспроводные сети
http://www.nix.ru/support/faq/show_articles.php?number=596
5) Рынок WLAN: прогнозы и перспективы
http://www.compress.ru/Archive/CP/2005/5/44/
6) 802.11n Delivers 600Mbps Per Radio for WiFi Internet Services
http://www.bbwexchange.com/pubs/2006/08/25/page1377-197160.asp
7) WiMax: The Race Is On! Approval of the full IEEE 802.16 standard and the formation of the WiMAX Forum pave the way for BWA into the mainstream.
http://www.elecdesign.com/Articles/ArticleID/9096/9096.html
8) Опасны ли для
здоровья человека беспроводные cети?
http://www.comptek.ru/wireless/info/health.html